【摘要】本文主要介绍了目前国外著名的相控阵雷达产品,如“爱国者”系统AN/MPQ-65雷达、法国Ground Master系列雷达、瑞典“长颈鹿”系列雷达等,除了介绍这些雷达的发展现状及主要性能指标,文章也总结了一些未来国外相控阵雷达的发展趋势。
【关键词】相控阵雷达;AN/MPQ-65;Ground Master;“长颈鹿”
1、引言
自上世纪相控阵技术在雷达中应用以来,该技术在不断完善的基础上,很大程度上提高了雷达系统的作战性能,已经能够满足现代战争对高精度、高可靠性、强电子对抗能力、多目标处理能力等多种要求。由于西方发达国家在元器件以及系统综合方面的技术优势,使得这些国家的相控阵雷达在性能和技术发展也具有一定的领先优势。
本文主要对几种典型的地面先进相控阵雷达的性能进行了分析,其中主要包括:美国的“爱国者”系统中使用的AN/MPQ-53/65雷达、法国的Ground Master 200/400雷达、瑞典的“长颈鹿”雷达。
2、国外典型相控阵雷达发展现状
2.1“爱国者”系统AN/MPQ-53/65雷达
“爱国者-3”导弹系统是洛克希德·马丁公司在“爱国者-2”(PAC-2)系统的基础上,通过改进火控系统并换装新的PAC-3导弹而成的一种全新的防空系统。它是当今世界上最先进、打击能力最强的防空导弹系统之一,也是美国当前正加紧研制的战区导弹防御(TMD)系统重点项目之一。
除了系统所配备的导弹在不断升级外,系统所配备的雷达也经过了多次改进,目前广泛使用的“爱国者”系统已经由早期的AN/MPQ-53雷达升级为AN/MPQ-65雷达,雷达性能得到了显著提升。两者均工作在G/H波段,天线孔径2.44米,天线阵元5161个,作用距离覆盖3-170km,搜索扇区达到90°,跟踪扇区120°,整个天线装置安装在一辆半拖车底盘上。
AN/MPQ-53相控阵雷达具备搜索、探测、跟踪及识别、导弹跟踪及引导,和反电子干扰等功能。雷达由作战控制中心中的数字式武器控制计算机通过一条数据链对其实施自动控制。该雷达可跟踪最多100个目标并向最多9枚导弹提供导弹制导数据。AN/MPQ-65雷达与前者的主要区别在于,后者又增加了一个行波管(TWT),使得该雷达的搜索、检测以及跟踪能力得到了提升。
2.2法国Ground Master 200/400雷达
Ground Master 200/400都属于战术防空雷达,能够对低空-高空、近程-中程目标进行精确检测,无论环境条件如何。Ground Master 200雷达可以检测和跟踪各种类型的威胁,不管是作战行动还是维和行动。目标类型包括:战斗机、直升机(悬停)、巡航导弹、轻型客机、UAV、火箭和火炮。
Ground Master系列雷达兼具很多现代雷达所必须的特点:接近100%的操作可靠性、高冗余度、可部署能力和生存能力很强、强电子对抗能力等。这两种雷达系统均采用S波段有源相控阵天线,GM 200的探测距离可达100km(交战模式)/250km(监视模式),GM 400的覆盖范围更大,可达5-470km;俯仰覆盖能力前者为70°,后者为20°,探测高度均可达80000英尺;两种雷达的可靠性均非常高,GM 200雷达的MTBCF可达2800小时,后者则可达3500小时;前者的展开时间只需不到15分钟,后者可由6名操作人员在1小时内展开。
2.3瑞典“长颈鹿”AMB雷达
瑞典萨博公司研发的“长颈鹿”系列雷达是目前世界范围内装备最为广泛的雷达产品之一,已经装备了几十个国家和地区,由于该系列雷达的不断升级,使其始终保持着突出的系统性能。作为一种新的改进型雷达,“长颈鹿”AMB雷达在之前产品的基础上,性能又有了进一步提升。该雷达工作于5.4-5.9GHz,作用距离有多种选择,分别为30、60和100km,俯仰角超过70°,探测高度超过20km,可同时对超过150批目标进行跟踪,整个雷达部署/撤收时间非常短,分别不到10/6分钟。
该雷达用于瑞典的RBS23 BAMSE和RB97防空导弹系统。系统具有以下几个方面的特点:采用多波束技术;自动探测悬停直升机并进行威胁评估功能;可折叠天线桅杆,完全展开可将天线升高13m;全自动战斗控制功能(跟踪启动、跟踪(卡尔曼滤波器)、目标识别、目标区分和指示、威胁评估及目标“弹出”处理);能对超过20个火力单元的控制;可与早期雷达产品及其它同型号系统进行数据交换,简化了雷达协同的能力及汇编本地空图的能力;综合IFF子系统。
3、国外相控阵雷达发展趋势
3.1低成本雷达阵列技术
随着目前大型有源相控阵雷达的广泛应用,对于辐射组件数量需求越来越大,而辐射单元的价格是相当不菲的,从而限制了有源相控阵雷达的广泛应用,尤其是难以应用于民用领域。
目前,美国正在开展的低成本相控阵组件研发项目就包括了一种94GHz阵列研发项目,预计该项目最终的组件单价为1美元。另外还有多个实验室也在研发低成本相控阵组件。
3.2GaN单片微波集成电路(MMIC)的应用
目前,GaN MMIC的技术水平已经通过多个实验室进行了验证,它的性能要明显优于GaAs MMIC,只是由于在成本上要高很多,所以限制了它的发展。
美国雷声公司在这一领域一直处于领先地位,该公司的GaN功率放大(PA)芯片可以取代GaAs PA芯片,在相同封装的情况下前者可提供5倍的功率,因此可为雷达提供更高的灵敏度和更远的作用距离。雷声公司正计划在多个大型项目上采用GaN技术,其中就包括Space Fence和AMDR,还有美国空军的3DELRR项目。
3.3商用现货技术(COTS)
通俗来讲,商用现货技术就是在军品生产中利用现有商用/民用技术或产品。长期以来,由于技术先进性、可靠性等多方面的要求,使得军装产品所用的硬件和软件都显著区别于民用产品,但是随着近几十年的科技发展,民用领域已经许在许多方面开始赶上甚至超越军用领域,尤其是成本控制、软件、集成度等方面,许多民用电子产品的部分技术水平已经超越了军品。
未来,如果能够在军用雷达产品中使用较为成熟的民用元器件和软件技术,那么也将在一定程度上降低军装产品的价格。
4、总结
本文主要介绍了几种西方发达国家的典型相控阵雷达产品以及其主要技术指标,随后对未来国外相控阵技术的发展趋势进行了分析,为国内相控阵技术的发展具有一定的指导意义。
参考文献
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